JP2011197242A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗値を切替え可能な像加熱装置を有した画像形成装置において、簡易な構成で像加熱装置の故障状態を検知し、または像加熱装置に供給される電力を抑制し、像加熱装置の信頼性を高めることを目的とする。
【解決手段】画像形成装置に入力される商用電源入力電圧２０１を検知する商用電源入力電圧検知手段２０２と、像加熱装置内の抵抗発熱体３０１，３０２に流れる電流を検知する電流検知手段２０５と、加熱定着手段のヒータ抵抗値を少なくとも２つ以上の状態に切替可能な切替手段２１１，２１２とを有し前記画像形成装置は、商用電源入力電圧検知手段による検知結果により、切替手段の第１の動作状態に切替を行うとともに、電流検知手段による電流検知結果により、前記切替手段の前記第１の動作状態と異なる第２の動作状態に切替え、切替後の電流検知手段による他の電流検知結果により画像形成装置の動作状態を切替ることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機やレーザビームプリンタを含む画像形成装置に用いられる像加熱装置の故障検知及び電力制御に関する。

画像形成装置の加熱定着に用いる像加熱装置には、所定温度に維持された加熱体と、その加熱体に圧接する加圧ローラとによって形成されるニップ部に、被加熱材である記録材を導入して挟時搬送しつつ加熱する方式が用いられる。フィルム加熱方式の像加熱装置の加熱体には、セラミックス等の基板上に抵抗発熱体を形成したヒータが一般的に用いられる。この抵抗発熱体を用いた像加熱装置では、商用電源の電圧が１００Ｖ系（例えば１００Ｖ〜１２７Ｖ）と２００Ｖ系（例えば２００Ｖ〜２４０Ｖ）の地域で同じ抵抗値のヒータを用いると、それぞれの地域での最大電力値に差が生じる。すなわち、ヒータに投入される電力は電圧の二乗に比例するため、商用電源電圧が２００Ｖの場合、１００Ｖに比べて、ヒータに供給可能な最大電力値は４倍になる。ヒータに供給可能な最大電力が大きくなると、位相制御や波数制御などのヒータの電力制御で高調波電流やフリッカーが顕著となる。また、像加熱装置で熱暴走が生じた際には電力が４倍に増加するため、より応答性の高い回路が必要になる。そのため、商用電源電圧が１００Ｖの地域と２００Ｖの地域では、異なる抵抗値のヒータを有する像加熱装置を用いる場合が多い。１００Ｖの商用電源電圧が供給されている地域と、２００Ｖの商用電源電圧が供給されている地域とで共用できるようにユニバーサル像加熱装置を実現する手段として、リレーなどスイッチ手段を用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。例えば、ヒータの長手方向に伸びた第一の抵抗発熱パターンと第二の抵抗発熱パターンを有し、第一の抵抗発熱パターンと第二の抵抗発熱パターンの接続を直列と並列に切り替える構成が提案されている。このような構成によりヒータの発熱する箇所を変えずにヒータ抵抗値を切り替える方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１には、２つの導電経路の接続を直列と並列に切り替える方法として、メーク接点（常時開路接点）又はブレーク接点（常時閉路接点）のリレーと、ＭＢＭ接点（メーク・ビフォア・ブレーク接点）のリレーを用いる方法が記載されている。また、ＭＢＭ接点の代わりに２つのメーク接点又はメーク接点とブレーク接点のリレーを用いることもできる。特許文献２記載の切り替え方法では、２つのＭＢＭ接点のリレーを用いる方法が提案されている。これらの方法では、電源電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断し、ヒータの抵抗値を切り替えることで、ヒータの発熱領域を変えずに、ヒータ抵抗値を変えることができる。

特開平０７−１９９７０２号公報 米国特許第５２２９５７７号明細書

しかしながら、従来の方法では電源電圧の検知部や、抵抗値切り替えリレーが故障した場合に、ヒータに過大な電力の供給が可能な状態になるおそれがあった。例えば、２００Ｖの商用電源電圧が供給されている状態で、１００Ｖの商用電源電圧に適した低いヒータ抵抗値の状態になると、正常時に比べて４倍の電力が供給可能になる。そのため、サーミスタ、温度ヒューズ、サーモスイッチ（サーモＳＷ）などの温度検知素子を用いた従来の回路では、応答速度が十分でないおそれがあった。このため、ヒータに過大な電力の供給が可能な状態になったことを検知するための、より応答性の早い回路が必要であった。

本発明はこのような状況でなされたもので、抵抗値を切り替え可能な像加熱装置において、簡易な構成で像加熱装置の故障状態を検知し、または、像加熱装置に供給される電力を抑制し、像加熱装置の信頼性を高めることを目的とする。

前記課題を解決するために本発明は以下の構成を備える。

記録材上に形成された画像を加熱する加熱手段を有する像加熱装置を備えた画像形成装置において、
前記加熱手段は抵抗発熱パターンを熱源とするヒータを有し、前記ヒータは第一の導電経路と第二の導電経路と、第一の電極、第二の電極、及び第三の電極の３つの電極を有し、
前記ヒータの前記第一の導電経路は前記第一の電極と前記第二の電極の間に接続されており、前記第二の導電経路は前記第二の電極と前記第三の電極の間に接続されており、
前記加熱手段は、前記第一の導電経路と前記第二の導電経路を直列に接続した第一の動作状態と、前記第一の導電経路と前記第二の導電経路を並列に接続した第二の動作状態とを切り替える導電経路切り替え手段を有しており、
前記第一の電極は、電源電圧の第一端子と接続されており、前記第二の電極は、前記導電経路切り替え手段を介して電源電圧の第二端子と接続されており、前記第三の電極は、前記導電経路切り替え手段を介して、電源電圧の前記第一端子及び電源電圧の前記第二端子と接続されており、
前記第一の電極と前記第二の電極の間を流れる電流を検知する電流検知手段、前記第一の電極と第二の電極の間の電圧を検知する電圧検知手段、前記電源電圧の電圧を検知する電源電圧検知手段、及び前記電源電圧の電圧を指定するための入力手段を有し、
前記電源電圧検知手段の結果により、前記導電経路切り替え手段により前記第一または第二の動作状態に切り替えるとともに、
前記電流検知手段による電流検知結果により、前記第一または第二の動作状態と異なる動作状態に切り替え、該切り替え後の前記電流検知手段による他の電流検知結果により、画像形成装置の故障状態を特定することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、抵抗値を切り替え可能な像加熱装置の切り替え用リレー及び電圧・電流検知回路の故障を確実に検知し、像加熱装置の信頼性を高めることができるとともに、最適なモードの制御を行うことができる。

また、抵抗値を切り替え可能な像加熱装置の切り替え回路の一部が正常に動作しない場合においても、その状態に合わせてＣＰＵの制御を切り替えることで、プリントを行うことができるようになる。

実施例１の画像形成装置と像加熱装置の断面図 実施例１のヒータ制御回路構成図 実施例１のヒータ構成図 実施例１のヒータ故障状態の説明図 実施例１の制御を説明するフローチャート 実施例１のヒータ電流を表す概略図 実施例２の制御を説明するフローチャート 実施例３の制御を説明するフローチャート

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。

［画像形成装置］
図１は本実施例の画像形成装置と像加熱装置の一例としての定着器の断面図である。図１（ａ）の画像形成装置では、給紙カセット１０１に積載された記録紙がピックアップローラ１０２によって１枚だけ給紙カセット１０１から送出され、給紙ローラ１０３によってレジストローラ１０４に向けて搬送される。記録紙はレジストローラ１０４によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ１０５へ搬送される。プロセスカートリッジ１０５は、帯電手段である帯電ローラ１０６、現像手段である現像ローラ１０７、クリーニング手段であるクリーナ１０８、電子写真感光体である感光ドラム１０９で一体的に構成される。プロセスカートリッジ１０５に搬送された記録紙上には、公知である電子写真プロセスの一連の処理によって未定着トナー像が形成される。感光ドラム１０９は帯電ローラ１０６によって表面を一様に帯電された後、露光手段であるスキャナユニット１１１により画像信号に基づいた像露光が行われる。スキャナユニット１１１内のレーザダイオード１１２から出射されるレーザ光は、回転するポリゴンミラー１１３及び反射ミラー１１４を経て主走査方向に走査される。また、レーザ光は感光ドラム１０９の回転により副走査方向に走査され、感光ドラム１０９の表面上に２次元の潜像が形成される。ここで、主走査方向とは記録紙の搬送方向又は感光ドラム１０９の回転方向に直交する方向、副走査方向とは記録紙の搬送方向又は感光ドラム１０９の回転方向である。感光ドラム１０９の潜像は現像ローラ１０７によってトナー像として可視化され、トナー像は転写ローラ１１０によって、レジストローラ１０４から搬送されてきた記録紙上に転写される。トナー像が転写された記録紙は像加熱装置である定着器１１５に搬送されて加熱加圧処理が施され、記録紙上の未定着トナー像が記録紙に定着される。記録紙は中間排紙ローラ１１６、排紙ローラ１１７によって画像形成装置本体外に排出され、一連のプリント動作を終える。モータ１１８は、定着器１１５を含む各ユニットに駆動力を与える。

［定着器］
図１（ｂ）に記録材上の画像を定着する定着器１１５の詳細を示す。定着器１１５は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１２２と、フィルム１２２の内面に接触するヒータ３００と、フィルム１２２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）１２８とを有する。フィルム１２２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂又はステンレス等の金属である。加圧ローラ１２８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金１２９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層１３０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材１２１に保持されている。保持部材１２１はフィルム１２２の回転を案内するガイド機能も有する。加圧ローラ１２８は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ１２８が回転することによってフィルム１２２が従動して回転する。

ヒータ３００は、ヒータ基板１２５と、導電経路３０１（第一の導電経路）及び導電経路３０２（第二の導電経路）と、絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層３０７とを有する。ヒータ基板１２５はセラミック製である。導電経路３０１及び導電経路３０２は、ヒータ基板１２５上に抵抗発熱体を用いて形成される。表面保護層３０７は導電経路３０１及び３０２を覆う絶縁性のものである。ヒータ基板１２５の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙の通紙領域には温度検知素子１３１が当接している。温度検知素子１３１の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ基板１２５の裏面側には、ヒータが異常昇温した際に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の素子１３２も当接している。素子１３２も温度検知素子１３１と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。金属製のステー１２４は、保持部材１２１に不図示のバネの圧力を加えるためのものである。

［ヒータ駆動回路及び制御回路］
図２は本実施例のヒータ駆動回路及び制御回路を示す図である。コネクタ２２１〜２２５は制御装置２００と定着器１１５を接続するためのものである。商用の交流電源２０１からヒータ３００への電力制御は、トライアック１１９への通電／遮断により行われる。トライアック１１９はＣＰＵ２０３からのヒータ駆動（ＦＵＳＥＲ＿ｏｎ）信号に従って動作する。温度検知素子１３１によって検知される温度はプルアップ抵抗の分圧として検知され、ＣＰＵ２０３にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。ＣＰＵ２０３の内部処理では、温度検知素子１３１の検知温度と、ヒータ３００の設定温度とに基づき、例えばＰＩ制御処理により供給すべき電力を算出し、位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算して制御を行う。

電圧検知部とリレー（開閉器）制御部の説明を行う。尚、詳細なリレー制御シーケンスに関しては図５で説明を行う。図２に示すリレー２１１（以下、ＲＬ２１１）、リレー２１２（以下、ＲＬ２１２）、リレー２１４（以下、ＲＬ２１４）、リレー２１５（以下、ＲＬ２１５）は電源オフ状態における接点の接続状態を示す。なお、Ｒ２１４は交流電源２０１の第一端子に、Ｒ２１５は交流電源２０１の第二端子に接続されているものとする。ここで、ＲＬ２１２は、左の接点２１２ａと接続されているときをオフ状態、右の接点２１２ｂと接続されているときをオン状態とする。ＲＬ２１４は定着器１１５がスタンバイとなると同時にオン状態となり、電源電圧検知部２０２は交流電源２０１の電圧を検知する。電源電圧検知部２０２は電源電圧の範囲が１００Ｖ系（例えば１００〜１２７Ｖ）か、２００Ｖ系（例えば２００〜２４０Ｖ）のどちらかを判別し、ＣＰＵ２０３及びリレー制御部２０４に電圧検知結果ＶＯＬＴを出力する。なお、画像形成装置が、１００Ｖ系か２００Ｖ系のいずれかを指定するための入力手段を有する構成であってもよい。

電源電圧検知部２０２が２００Ｖ系を検知した場合、リレー制御部２０４はＲＬ２１１ラッチ部を動作させ、ＲＬ２１１をオフ状態に保持する。ＣＰＵ２０３は電圧検知結果ＶＯＬＴに従い、ＲＬ２１２を電源オフ状態と同じ状態とする。更にＲＬ２１５をオン状態とすることで、定着器１１５に給電可能となり、この状態では、第１の導電経路３０１と、第２の導電経路３０２が直列接続されるため、ヒータ３００は抵抗値の高い状態になる。なおＲＬ２１４はオン状態である。

電源電圧検知部２０２が１００Ｖを検知した場合、ＣＰＵ２０３はＲＬ２１１＿ｏｎ信号をリレー制御部２０４に出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１１をオン状態とする。ＣＰＵ２０３はＶＯＬＴ信号に従い、ＲＬ２１２をオン状態とする。更にＲＬ２１５をオン状態にすることで、定着器１１５に給電可能となり、この状態では、第１の導電経路３０１と、第２の導電経路３０２が並列接続されるため、ヒータ３００は抵抗値の低い状態となる。なおＲＬ２１４はオン状態である。

電流検知部２０５を説明する。電流検知部２０５はカレントトランス２０６を介して一次側に流れる実効電流値を検知している。電流検知部２０５は商用電源周波数の周期毎に実効電流値の２乗値を出力するＩｒｍｓ１と、Ｉｒｍｓ１の移動平均値Ｉｒｍｓ２を出力している。ＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１により、商用周波数周期毎に電流実効値を検知する。Ｉｒｍｓ２はリレー制御部２０４に出力される。カレントトランス２０６に過電流が流れ、Ｉｒｍｓ２が所定の閾値を超えると、リレー制御部２０４はＲＬ２１１、ＲＬ２１４、ＲＬ２１５のラッチ部を動作させ、ＲＬ２１１、ＲＬ２１４、ＲＬ２１５をオフ状態に保持し、定着器１１５への通電を遮断する。

電圧検知部２０７の説明を行う。電圧検知部２０７は、過電圧を検知した場合、ＲＬ＿ｏｆｆ信号をリレー制御部２０４に出力し、ＲＬ２１１、ＲＬ２１４、ＲＬ２１５のラッチ部を動作させ、ＲＬ２１１、ＲＬ２１４、ＲＬ２１５をオフ状態に保持し、定着器１１５への通電を遮断する。

図３は本実施例のヒータ３００及びヒータ３００の導電経路を説明するための概略図である。図３（ａ）はヒータ基板１２５上に形成された発熱パターン、導電パターン及び電極を示す。ヒータ３００は抵抗発熱パターンで形成された熱源である第一の導電経路３０１と第二の導電経路３０２を有する。３０３は導電パターンである。ヒータ３００の第一の導電経路３０１は、電極３２１（第一の電極）、３２２を介して第一の導電経路３０１に電力を供給する導電経路である。第二の導電経路３０２は、電極３２２（第二の電極）、電極３２３（第三の電極）を介して第二の導電経路３０２に電力を供給する導電経路である。これらの導電経路は、導電経路切り替え手段である前記リレーによって切り替えられる。電極３２１はコネクタ２２１と、電極３２２はコネクタ２２２と、電極３２３はコネクタ２２３と接続されている。図３（ｂ）は電源電圧検知部２０２が検知した電源電圧が２００Ｖの場合に、第一の導電経路３０１と第二の導電経路３０２を直列接続する際のヒータ３００の動作状態を説明するための図である。この場合を第一の動作状態とする。なお、図３（ｂ）は図２の要部のみを記載している。ここでは説明のため、第一の導電経路３０１及び第二の導電経路３０２の抵抗値を２０オーム（Ω）とする。第一の動作状態では、２０オームの抵抗が直列接続されているため、ヒータ３００の合成抵抗値は４０オームとなる。

電源電圧は２００Ｖなので、ヒータに供給される電流は５Ａで電力は１０００Ｗとなる。第一の導電経路３０１及び第二の導電経路３０２に印加される電圧はそれぞれ１００Ｖ、第一の導電経路３０１及び第二の導電経路３０２に供給される電流３１２は５Ａ、ヒータ３００に供給される電流３１０は５Ａである。

図３（ｃ）は電源電圧検知部２０２が検知した電源電圧が１００Ｖの場合に、第一の導電経路３０１と第二の導電経路３０２を並列接続する際のヒータ３００の導電経路を説明するための図である。この場合を第二の動作状態とする。なお、図３（ｃ）は図２の要部のみを記載している。第二の動作状態では２０オームの抵抗が並列に接続されているために、ヒータ合成抵抗値は１０オームとなる。電源電圧は１００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流は１０Ａ、電力は１０００Ｗとなる。

電流検知部２０５は図２に示すように第一の導電経路３０１に流れる電流３１１を検知しており、ヒータの動作状態が、第一の動作状態と第二の動作状態では、同じ電流値（例えば５Ａ）を検知した場合でも、ヒータに供給される電流３１０は異なる値となる。すなわち、電流３１１を検知する場合、図３（ｂ）の第一の動作状態では、電流３１１は５Ａでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになり、図３（ｃ）の第二の動作状態でも電流３１１は５Ａでヒータ３００に供給される電力は１０００Ｗになる。

このように電流３１１を検知した場合、ヒータ３００の動作状態が第１の動作状態から第２の動作状態に切替わった場合でも、ヒータ３００に供給される電力に比例する電流値を検知できる。

また、第一の導電経路３０１に印加される電圧値は、電流３１１と抵抗値（２０Ω）の積となるため、電流３１１の代わりに第一の導電経路３０１に印加される電圧を検知しても良い。電圧の検知は電流値を検知する方法の説明と重複するため、以降は省略する。

図４は本実施例に用いるヒータ３００の故障状態における導電経路を説明するための概略図である。図４（ａ）は電源電圧が２００Ｖで、ヒータ抵抗値の低い第二の動作状態になった場合の、ヒータ３００の導電経路を説明するための図である。第二の動作状態ではヒータ３００の合成抵抗値は１０Ωとなる。電源電圧は２００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流は２０Ａで、電力は４０００Ｗとなる。図４（ｂ）は電源電圧が２００Ｖで、ＲＬ２１１がオン状態で、ＲＬ２１２がオフ状態になった場合のヒータ３００の導電経路を説明するための図である。この状態ではヒータ３００の合成抵抗値は２０Ωとなる。電源電圧は２００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流は１０Ａで、電力は２０００Ｗとなる。図４（ｃ）は電源電圧が２００Ｖで、ＲＬ２１１がオフ状態で、ＲＬ２１２がオン状態になった場合の、ヒータ３００の導電経路を説明するための図である。この状態ではヒータ３００に電流が流れる経路が無くなるため、ヒータ３００に電力は供給されない。図４（ｄ）は電源電圧が１００Ｖで、ＲＬ２１１がオフ状態で、ＲＬ２１２がオフ状態になった場合の、ヒータ３００の導電経路を説明するための図である。この状態ではヒータ３００の合成抵抗値が４０Ωとなる。電源電圧は１００Ｖなので、ヒータ３００に供給される電流は２．５Ａで、電力は２５０Ｗとなる。

図４（ａ）〜図４（ｄ）の状態の中で、特に正常時よりもヒータ３００に大電力が供給されてしまう、図４（ａ）、図４（ｂ）の状態を検知する必要がある。図４（ａ）、図４（ｂ）に示した状態における、ヒータ３００に供給される電流、電圧、電力を比較する。電流検知部２０５により電流３１０を検知する場合、図４（ｂ）では、電流３１０の電流値は１０Ａで、ヒータ３００に供給される電力は２０００Ｗとなる。正常状態である図３（ｃ）と同じ電流値になるため、電流３１０の電流検知結果のみでは、図４（ｂ）のような大電力が供給されてしまう状態を検知することができない場合がある。電流３１２を検知する場合、図４（ｂ）では、電流３１２の電流値は０Ａで、ヒータ３００に供給される電力は２０００Ｗとなる。ヒータ３００に電力が供給されている状態において、電流３１２に電流が流れないため、電流３１２の電流検知結果のみでは、大電力が供給されてしまう状態を検知することができない場合がある。電流３１１を検知する場合、ＲＬ２１１、ＲＬ２１２の故障状態のよらずに、電流値が図３で説明した正常値（５Ａ）に比べて２倍の値（１０Ａ）となる。よって、電流検知部２０５により電流３１１を検知することにより図４（ａ）、図４（ｂ）のようなヒータ３００に大電力が供給されてしまうそれぞれの状態を検知することができる。このように、電極３２１と電極３２２間の第一の導電経路３０１を流れる電流又は第一の導電経路３０１に印加される電圧を検知することで、ヒータ３００の動作状態によらずに、ヒータに供給される電力に比例した電流値及び電圧値を検知することができる。ここでヒータ３００の動作状態とは、直列接続（商用電源電圧が２００Ｖ系）か並列接続（商用電源電圧が１００Ｖ系）かということである。また、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したヒータ３００に大電力が供給されてしまうようなそれぞれの状態を検知することができる。

図５は本実施例のフローチャートである。画像形成装置の電源がオンされ、ＣＰＵ２０３が動き出すと制御を開始する。Ｓ５０１ではリレー制御部２０４がＲＬ２１４をオンするとともにＲＬ２１２をオフする。Ｓ５０２ではＣＰＵ２０３が電源電圧検知部２０２により検知され出力されたＶＯＬＴ信号から交流電源２０１の電源電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断する。Ｓ５０２でＣＰＵ２０３は、電源電圧が２００Ｖ系であると判断した場合はＳ５０３に進み、電源電圧が１００Ｖ系であると判断した場合はＳ５０４に進む。Ｓ５０３でＣＰＵ２０３はリレー制御部２０４にＲＬ２１１＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４のＲＬ２１１ラッチ部を動作させてＲＬ２１１をオフ状態に保持し、Ｓ５０５に進む。Ｓ５０４では、ＣＰＵ２０３はリレー制御部２０４にＲＬ２１１＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４は、ＲＬ２１１をオン状態にしてＳ５２０に進む。

Ｓ５０５でプリント開始の判断がされるまでＳ５０２、Ｓ５０３の処理を繰り返し行い、Ｓ５０５でプリント制御が開始されると、Ｓ５３６でリレー制御部２０４はＲＬ２１５をオンしてＳ５０６に進む。Ｓ５０６でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５により出力されたＩｒｍｓ１が例えば５Ａ±２５％の範囲の電流実効値を検知していると判断した場合、Ｓ５０７で２００Ｖ系に最適化した２００Ｖモード制御を行う。

〜１００Ｖモード制御と２００Ｖモード制御について〜
ここで、図６を用いて１００Ｖモードと２００Ｖモードの複数の制御状態の違いについて説明する。図６（ａ−１）は１００Ｖ系でヒータ３００に供給する電力を２５％にするときのヒータ点灯制御パターンであり、図６（ａ−２）は１００Ｖ系でヒータ３００に供給する電力を５２．５％にするときのヒータ点灯制御パターンである。１００Ｖ系では商用電源の周波数（以下、商用電源周波数）の１全波単位でデューティを変更する位相制御を行う。一方、図６（ｂ−１）は２００Ｖ系でヒータ３００に供給する電力を２５％にするときのヒータ制御パターン、図６（ｂ−２）は２００Ｖ系でヒータ３００に供給する電力を５２．５％にするときのヒータ点灯パターンである。２００Ｖ系では位相制御と波数制御を合わせた制御を行う。図６において、ハッチングが施された部分がヒータ３００の発熱体に電流が流れていることを示す。１００Ｖ系と２００Ｖ系でヒータ点灯制御パターンが異なるのは、特に２００Ｖ系の高調波電流が厳しいためであり、制御周期を長くして位相制御の割合を少なくすることで高調波電流の発生を抑制する必要があるからである。

Ｓ５０６でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５により５Ａ±２５％の範囲の電流実効値（Ｉｒｍｓ１）を検知しないと判断した場合、Ｓ５０８へ進み電流検知部２０５により０Ａ〜１．５Ａの電流実効値を検知しているかを判断する。Ｓ５０８でＣＰＵ２０３は、電流実効値が０Ａ〜１．５Ａであると判断した場合には、Ｓ５０９でＲＬ２１２の故障と判断する。Ｓ５０８でＣＰＵ２０３は、電流実効値が０Ａ〜１．５Ａでないと判断した場合には、Ｓ５１０でＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内であるか否かを判断する。Ｓ５１０でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲であると判断した場合には、Ｓ５１１でＲＬ２１１の故障と判断する。Ｓ５１０でＣＰＵ２０３は、Ｉｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内でなかったと判断した場合は、Ｓ５１２に進み、Ｉｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ５１２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあると判断すると、Ｓ５１３でＲＬ２１１とＲＬ２１２が両方とも故障状態であると特定する。

Ｓ５１２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ５１４でＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ５１４でＣＰＵ２０３は、Ｉｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合には、Ｓ５１５でリレー制御部２０４にＲＬ２１２＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１２をオンにする。Ｓ５１６でＣＰＵ２０３は例えば１００ｍｓｅｃ待ち、Ｓ５１７でＩｒｍｓ１が０Ａ〜１．５Ａの範囲内であるか判断する。Ｓ５１７でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が０Ａ〜１．５Ａの範囲内であると判断した場合は、Ｓ５１８で電源電圧検知部２０２の故障と判断する。Ｓ５１７でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が０Ａ〜１．５Ａの範囲内でないと判断した場合は、電流検知部２０５の故障と判断する。Ｓ５１４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合にも、Ｓ５１９で電流検知部２０５の故障と判断する。

また、Ｓ５０２でＣＰＵ２０３が商用電源電圧が１００Ｖ系と判断した場合は、Ｓ５０４でリレー制御部２０４にＲＬ２１１＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１１をオンにする。Ｓ５２０でプリント開始の判断がされるまでＳ５０２、Ｓ５０４、Ｓ５２０を繰り返す。Ｓ５２０でＣＰＵ２０３はプリント開始と判断すると、Ｓ５２１でＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にあるか否か判断する。Ｓ５２１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合には、Ｓ５２２で電圧検知部２０７の故障とする。Ｓ５２１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ５２３でＩｒｍｓ１が５Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ５２３でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が５Ａ±２５％の範囲内であると判断した場合には、Ｓ５２４でリレー制御部２０４にＲＬ２１２＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１２をオンする。Ｓ５２５でＣＰＵ２０３は例えば１００ｍｓｅｃ待ち、Ｓ５２６でＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ５２６でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合には、Ｓ５２７で１００Ｖ系に最適化した１００Ｖモード制御を行う。１００Ｖモード制御は図６で説明したとおりである。

Ｓ５２６でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ５２８でＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあるか否かを判断する。Ｓ５２８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合は、Ｓ５２９で電圧検知部２０７の故障であると判断する。Ｓ５２８でＣＰＵ２０３は２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合は、Ｓ５１９で電流検知部２０５の故障と判断する。Ｓ５２３でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が５Ａ±２５％の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ５３０でＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ５３０でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合は、Ｓ５３１でＲＬ２１１の故障とする。

Ｓ５３０でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内にないと判断した場合には、Ｓ５３２でＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあるかを判断する。Ｓ５３２でＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合、Ｓ５３３で電圧検知部２０７の故障とする。Ｓ５３２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ５３４でＩｒｍｓ１が０〜１．５Ａの範囲内にあるか判断する。Ｓ５３４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が０〜１．５Ａの範囲内であると判断した場合、Ｓ５３５でＲＬ２１１とＲＬ２１２の両方が故障していると判断する。Ｓ５３４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が０〜１．５Ａの範囲内にないと判断した場合、Ｓ５１９で電流検知部２０５の故障とする。

このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な像加熱装置の切り替え用リレー及び電圧・電流検知回路の故障を確実に検知し、像加熱装置の信頼性を高めることができるとともに、最適なモードの制御を行うことが出来るように画像形成装置を提供できる。

実施例１で説明した画像形成装置や定着器の構成、回路と同じものについては説明を省略し以下同じ符号を用いて説明する。

図７のフローチャートを用いて説明する。画像形成装置の電源がオンされ、ＣＰＵ２０３が動き出すと制御を開始する。Ｓ６０１ではリレー制御部２０４がＲＬ２１４をオンする。Ｓ６０２でＣＰＵ２０３は、入力信号検知部が検知した入力信号により、入力信号が２００Ｖ系を示すと判断した場合はＳ６０３に進み、入力信号が１００Ｖ系を示すと判断した場合はＳ６０４に進む。Ｓ６０３ではリレー制御部２０４のＲＬ２１１ラッチ部を動作させＲＬ２１１をオフ状態に保持し、Ｓ６０５に進む。Ｓ６０５でプリント開始の判断がされるまでＳ６０２〜Ｓ６０５の処理を繰り返し行い、プリント制御が開始されるとＳ６０６に進む。Ｓ６０６でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５によりＩｒｍｓ２が６Ａ±２５％の範囲の電流実効値を検知していると判断した場合、Ｓ６０７で２００Ｖ系に最適化した２００Ｖモード制御を行う。

Ｓ６０６でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５が６Ａ±２５％の範囲の電流実効値を検知しないと判断した場合、Ｓ６０８へ進み電流検知部２０５が０Ａ〜１．５Ａの電流実効値を検知しているかを判断する。Ｓ６０８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲であると判断した場合には、Ｓ６０９でヒータ３００に電力を供給することができずプリント動作を行えないので動作停止させる。Ｓ６０８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲でないと判断した場合には、Ｓ６１０に進む。Ｓ６１０でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５によりＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内であることを検知したと判断した場合にはＳ６１１に進む。Ｓ６１１でＣＰＵ２０３は、通常の２倍の電力がヒータ３００に供給される状態であるので、ＣＰＵ２０３がヒータに本来供給しようとする電力を１／２にする制御を行うことで、実際にヒータに供給される電力を同じにしてプリントを行うようにする。Ｓ６１０でＣＰＵ２０３は、Ｉｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内でなかったと判断した場合は、Ｓ６１２でＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ６１２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合にＳ６１３に進む。Ｓ６１３でＣＰＵ２０３は、通常の４倍の電力がヒータ３００に供給される状態（電力４倍モード）であるので、ヒータ３００に本来供給しようとする１／４の電力に制御することで実際にヒータ３００に供給される電力を同じにしてプリントを行うようにする。Ｓ６１２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合にはＳ６１４に進み、Ｓ６１４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ６１４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内であると判断した場合には、Ｓ６１５でＣＰＵ２０３はリレー制御部２０４にＲＬ２１２＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１２をオンにして、Ｓ６１６で例えば１００ｍｓｅｃ待つ。Ｓ６１７でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内であるか判断する。Ｓ６１７でＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内であると判断した場合は、ヒータ３００に電力を供給できないのでＳ６１８で動作を停止させる。Ｓ６１７でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内でないと判断した場合及びＳ６１４でＩｒｍｓ２が２．５Ａ±５％の範囲内でないと判断した場合は、Ｓ６１９で電流検知部２０５の故障の可能性があるので動作停止させる。

また、Ｓ６０２でＣＰＵ２０３は交流電源２０１が１００Ｖ系と判断した場合は、Ｓ６０４でリレー制御部２０４はＲＬ２１１をオンにする。Ｓ６２０でプリント開始の判断がされるまでＳ６０２、Ｓ６０４、Ｓ６２０を繰り返す。Ｓ６２０でＣＰＵ２０３はプリント開始と判断すると、Ｓ６２１でＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内にあるかを判断する。Ｓ６２１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合には、Ｓ６２２で１００Ｖ系モードとして動作させる。Ｓ６２１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲何でないと判断した場合には、Ｓ６２３でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が５Ａ±２５％の範囲内にあるかを判断する。Ｓ６２３でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が５Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合には、Ｓ６２４でＣＰＵ２０３はリレー制御部２０４にＲＬ２１２＿ｏｎ信号を出力し、リレー制御部２０４はＲＬ２１２をオン状態にして、Ｓ６２５で例えば１００ｍｓｅｃ待つ。Ｓ６２６でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内であるか判断し、Ｉｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内であると判断すると、Ｓ６２７で１００Ｖ系モードとして動作させる。Ｓ６２６でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が１０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合に、Ｓ６２８でＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内であるか判断する。Ｓ６２８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内であると判断した場合に、Ｓ６２９で電力が１／２になるモード（電力１／２モード）と判断する。この場合、ＣＰＵ２０３がヒータ３００に供給しようとする電力を２倍に制御することで実際にヒータに供給する電力を通常と同じに合わせるようにする。その際には画像形成装置の印字速度を１／２に遅くすることで、１００％通電を行っても電力が不足するといった問題が発生しないようにする。

Ｓ６２８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ６１９で動作停止させる。Ｓ６２３でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が５Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合は、Ｓ６３０でＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ６３０でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内であると判断した場合には、Ｓ６３１で電力が１／４になるモード（電力１／４モード）と判断する。ここでＣＰＵ２０３はヒータ３００に供給しようとする電力を４倍に制御することで実際にヒータ３００に供給する電力を通常と同じに合わせるようにする。その際には画像形成装置の印字速度を１／４に遅くすることで、１００％通電を行っても電力が不足するといった問題が発生しないようにする。Ｓ６３０でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ６３２でＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内にあるか判断する。Ｓ６３２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２．５Ａ±２５％の範囲内にあると判断した場合は、Ｓ６３３で動作停止させる。Ｓ６３２でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が２０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ６３４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内にあるか判断する。Ｓ６３４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内にあると判断した場合は、Ｓ６３５でヒータ３００に電力を供給できないので動作停止させる。Ｓ６３４でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ２が０Ａ〜１．５Ａの範囲内でないと判断した場合は、Ｓ６１９で動作を停止する。

このように本実施例によれば、抵抗値を切り替え可能な像加熱装置の切り替え回路の一部が正常に動作しない場合においても、その状態に合わせてＣＰＵ２０３の制御を切り替えることで、プリントを行うことができる。

実施例１で説明した画像形成装置や定着器の構成、回路と同じものについては説明を省略し以下同じ符号を用いて説明する。

図８のフローチャートを用いて説明する。画像形成装置の電源がオンされ、ＣＰＵ２０３が動き出すと制御を開始する。Ｓ８０１ではリレー制御部２０４がＲＬ２１４をオンするとともに、ＲＬ２１１をオフ、ＲＬ２１２をオフにする。Ｓ８０２でＣＰＵ２０３はプリント開始の判断がされるまでＳ８０１〜Ｓ８０２の処理を繰り返し行い、プリント制御が開始されるとＳ８０３に進む。Ｓ８０３でＣＰＵ２０３は電流検知部２０５により検知電流Ｉｒｍｓ１が５Ａ±２５％の範囲内の電流実効値を検知していると判断した場合にはＳ８０４に進む。Ｓ８０４でＣＰＵ２０３は２００Ｖ系モード制御でヒータ３００に電力を投入しながら、温度検知素子１３１により温度上昇率の監視を行う。２００Ｖ系モード制御は図６（ａ−１）、（ａ−２）に示すように数全波単位の制御周期で制御を行うものである。電力を一定時間投入した後Ｓ８０５に進む。そして、温度検知素子１３１により検知された検知結果に基づき、ＣＰＵ２０３はそれまでの一定時間当たりの温度上昇率ΔＴがあらかじめ定められた値Ｔ１以上であると判断した場合には、Ｓ８０６でそのまま２００Ｖ系モードの制御を継続する。また、Ｓ８０５でＣＰＵ２０３は温度上昇率ΔＴがＴ１未満であると判断した場合には、Ｓ８０７で電力１／２モードの動作に切り替える。電力１／２モードでは、ＣＰＵ２０３がヒータ３００に供給しようとする電力を２倍に制御することで実際にヒータに供給する電力を通常と同じに合わせるようにする。その際には画像形成装置の印字速度を１／２に遅くすることで、１００％通電を行っても電力が不足するといった問題が発生しないようにするとともに、図６（ａ−１）、（ａ−２）に示すような制御周期が１全波単位の位相制御を行う。

Ｓ８０３でＣＰＵ２０３は、電流検知部２０５によりＩｒｍｓ１が５Ａ±２５％の範囲の実効電流値を検知していないと判断した場合には、Ｓ８０８でＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲の実効電流値を検知しているか判断する。Ｓ８０８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％であると判断した場合には、Ｓ８０９に進む。Ｓ８０９でＣＰＵ２０３はリレー制御部２０４にＲＬ２１１＿ｏｎ信号及びＲＬ２１２＿ｏｎ信号を出力し、ＲＬ２１１及びＲＬ２１２をオンにする。Ｓ８１０でＣＰＵ２０３は例えば１００ｍｓｅｃ待つ。Ｓ８１１でＣＰＵ２０３は検知電流Ｉｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内の実効電流値を検知しているか否か判断する。Ｓ８１１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内であると判断した場合には、Ｓ８１２で１００Ｖ系モードで動作する。１００Ｖモード制御は図６（ａ−１）、（ａ−２）に示すように制御周期が１全波単位で位相制御を行うものである。

Ｓ８０８でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が２．５Ａ±２５％の範囲内でない又はＳ８１１でＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１が１０Ａ±２５％の範囲内でないと判断した場合には、Ｓ８１３で回路故障とする。

本実施例では、抵抗値切り替え可能な像加熱装置の電源電圧の情報がなくても、ＣＰＵが、抵抗値切り替えの前後の状態の電流検知結果と監視した温度上昇率により判断することで、像加熱装置の抵抗値状態と電源電圧に合った最適なプリントモードで制御できる。

２１１ リレー（導電経路切り替え手段に対応）
２１２ リレー（導電経路切り替え手段に対応）
２１４ リレー（導電経路切り替え手段に対応）
３００ ヒータ
３０１ 第一の導電経路
３０２ 第二の導電経路
３２１ 第一の電極
３２２ 第二の電極
３２３ 第三の電極

Claims (5)

1. 記録材上に形成された画像を加熱する加熱手段を有する像加熱装置を備えた画像形成装置において、
   前記加熱手段は抵抗発熱パターンを熱源とするヒータを有し、前記ヒータは第一の導電経路と第二の導電経路と、第一の電極、第二の電極、及び第三の電極の３つの電極を有し、
   前記ヒータの前記第一の導電経路は前記第一の電極と前記第二の電極の間に接続されており、前記第二の導電経路は前記第二の電極と前記第三の電極の間に接続されており、
   前記加熱手段は、前記第一の導電経路と前記第二の導電経路を直列に接続した第一の動作状態と、前記第一の導電経路と前記第二の導電経路を並列に接続した第二の動作状態とを切り替える導電経路切り替え手段を有しており、
   前記第一の電極は、電源電圧の第一端子と接続されており、前記第二の電極は、前記導電経路切り替え手段を介して電源電圧の第二端子と接続されており、前記第三の電極は、前記導電経路切り替え手段を介して、電源電圧の前記第一端子及び電源電圧の前記第二端子と接続されており、
   前記第一の電極と前記第二の電極の間を流れる電流を検知する電流検知手段、前記第一の電極と第二の電極の間の電圧を検知する電圧検知手段、前記電源電圧の電圧を検知する電源電圧検知手段、及び前記電源電圧の電圧を指定するための入力手段を有し、
   前記電源電圧検知手段の結果により、前記導電経路切り替え手段により前記第一または第二の動作状態に切り替えるとともに、
   前記電流検知手段による電流検知結果により、前記第一または第二の動作状態と異なる動作状態に切り替え、該切り替え後の前記電流検知手段による他の電流検知結果により、画像形成装置の故障状態を特定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は複数の制御状態を有し、
   前記電源電圧検知手段の結果により、前記導電経路切り替え手段が前記第一または第二の動作状態に切り替えるとともに、前記電流検知手段による電流検知結果により、前記第一または第二の動作状態と異なる動作状態に切り替え、切り替え後の電流検知手段による他の電流検知結果により、画像形成装置の異常を検知しなかった場合には、前記電流検知手段による電流検知結果と前記動作状態の切り替え後の他の電流検知結果によって、前記制御状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記入力手段の結果により、前記導電経路切り替え手段が前記第一または第二の動作状態に切り替えるとともに、前記電流検知手段による電流検知結果により、前記第一または第二の動作状態と異なる動作状態に切り替え、該切り替え後の電流検知手段による他の電流検知結果により、画像形成装置の制御状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記導電経路切り替え手段は少なくとも２つ以上の開閉器からなり、
   前記開閉器の少なくとも１つは前記電源電圧検知手段の検知結果によってのみ開閉が決まり、別の開閉器の少なくとも１つは前記電源電圧検知手段の検知結果によらず開閉が制御できる開閉器であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記電圧検知手段、若しくは前記入力手段の結果によらず、
   前記導電経路切り替え手段が前記第一の動作状態に切り替えを行うとともに、前記電流検知手段による電流検知結果により、前記第二の動作状態に切り替え、該切り替え後の電流検知手段による他の電流検知結果と前記電流検知結果によって、画像形成装置の故障状態の特定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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